Question

2．如圖所示是小明“探究影響滑動摩擦力大小的因素”的實驗．銅塊和木塊的大小和形狀完全相同．在實驗前，小明提出了以下幾種猜想：
猜想一：滑動摩擦力的大小與壓力的大小有關
猜想二：滑動摩擦力的大小與物體間接觸面的粗糙程度有關
猜想三：滑動摩擦力的大小與物體間的接觸面積大小有關

（1）實驗時彈簧測力計拉著物體沿水平方向做勻速直線運動，此時彈簧測力計的示數(shù)即為物體所受滑動摩擦力的大小，這樣做的依據(jù)是：二力平衡．
（2）比較甲、乙兩圖，可得到的結論是接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大．
（3）圖乙、丙中銅塊和木塊疊在一起的目的是使壓力相同，比較乙、丙兩圖可得出滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關有關．
（4）要“探究滑動摩擦力大小與接觸面積大小是否有關”，小明將木塊和銅塊做為一個整體豎著放置在長木板上，如丁圖，測出滑動摩擦力的大小并與乙比較．你認為他的探究方案中存在的主要缺陷是：沒有控制接觸面的粗糙程度相同．
（5）在全班交流環(huán)節(jié)中，小明為探究猜想二，又設計了如下方案：
①用彈簧測力計測出銅塊和木塊的重力大小分別為G₁和G₂；
②如圖A和B所示，將銅塊和木塊都平放在長木板上測出滑動摩擦力大小分別為f₁和f₂；
比較$\frac{f_1}{G_1}$和$\frac{f_2}{G_2}$的大小關系，獲得結論．（提示：此時物塊對木板的壓力大小即為重力大�。�）
老師肯定了小明的方案，因為：
（Ⅰ）路程與時間的比值即單位時間內物體通過的路程，反映了物體運動的快慢；同樣道理，滑動摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動摩擦力，反映了接觸面的粗糙程度．
（Ⅱ）我們學過的利用比值法定義的物理量還有密度．

Answer 1

分析 （1）從二力平衡的角度來分析回答；
（2）根據(jù)控制變量法，明確變量和不變量，再進一步依據(jù)變化關系得出結論；
（3）兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同，接觸面的粗糙程度不同，據(jù)此來進行分析；
（4）若要探究摩擦力大小與接觸面積的關系，應控制壓力和接觸面的粗糙程度均相同；
（5）（I）通過對比值定義法的理解，分析實驗中所設計環(huán)節(jié)的意義；（II）并列舉利用此種方法的物理量．

解答 解：
（1）只有當二力平衡時拉力與摩擦力才相等，所以要求此時要做勻速直線運動；
（2）根據(jù)控制變量法，甲乙兩圖中接觸面的粗糙程度相同，壓力不同，摩擦力不同，因此可得出結論：接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）兩物塊交換位置疊放的目的是為了控制壓力相同，比較乙、丙兩圖可得出滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關；
（4）丁圖中，將物塊側放，雖然壓力相同，但沒有控制接觸面的粗糙程度相同，所以結論沒有說服力；
（5）（I）分析小明所設計的方案可知，這是一種通過比值法來進行的比較，因此，由題意知：滑動摩擦力與壓力的比值即單位壓力下的滑動摩擦力，反映了接觸面的粗糙程度；
（II）類似利用比值法來定義的物理量還有密度、壓強、功率等．
故答案為：
（1）勻速直線運動；二力平衡；
（2）接觸面粗糙程度一定，壓力越大，滑動摩擦力越大；
（3）壓力；接觸面的粗糙程度有關；
（4）沒有控制接觸面的粗糙程度相同；
（5）（I）單位壓力；接觸面的粗糙程度；（II）密度．

點評 此題從一個實驗入手，考查了多個知識點，包括控制變量法的運用、二力平衡的運用、比值定義法的理解，此題綜合性較強．